Iontem chlazený systém pro váš herní server Raspberry Pi !: 9 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:20

Ahoj tvůrci!

Před nějakou dobou jsem dostal Raspberry Pi, ale opravdu jsem nevěděl, co s tím mám dělat. V poslední době se Minecraft opět stává oblíbeným, a tak jsem se rozhodl zřídit server Minecraft, který si budu moci užít já a moji přátelé.

Ukázalo se, že jsem to jen já: /. Každopádně teď potřebuji docela seriózní chladič, který může vychladnout server …

Takže v tomto Instructable vám ukážu, jak udělat docela špatný. Bude obsahovat vodou chlazenou smyčku bez pohyblivých částí, protože chladič bude chlazen volitelným iontovým ventilátorem. Nyní přiznávám, že jsem se stejně soustředil na design jako na funkčnost. Pro samotnou instalaci serveru existuje mnoho online návodů. Sledoval jsem toto video. Pokud chcete umožnit hraní ostatním, budete také muset směrovač přesměrovat na port, o tom existuje spousta informací online. Každopádně pojďme vyrábět s chladicím systémem!

Zásoby

0,7 mm plech z mědi nebo hliníku

4 mm a

6 mm měděné, mosazné nebo hliníkové trubky¨

Vlákno pro 3D tisk (a tiskárna!)

Asi 22 měděných drátů

Vysokonapěťový transformátor střídavého proudu (lze jej nalézt na různých stránkách online, zacházejte s ním opatrně!)

2x 5voltové nástěnné adaptéry (jeden s konektorem micro USB, druhý pouze s holými vodiči)

4x adaptéry šasi základní desky.

Lepidlo (nejlépe silikonové)

Tepelná pasta

Páječka s pájkou

Šablony

A počkej! Zapomněl jsem Raspberry Pi !!

Krok 1: Výběr materiálů

Než se vrhneme na jeho výrobu, potřeboval jsem najít stavební materiál se správnými vlastnostmi, což se ukázalo jako měď. Má podobné tepelné vlastnosti jako stříbro, které je nejlepším tepelně vodivým kovem. To je důležité, protože chceme přenášet teplo z CPU a dalších integrovaných obvodů na kapalinu a poté efektivně ven do vzduchu. Měď je poměrně drahá, nicméně pro tento projekt byla zásadní. Pokud chcete najít alternativu, bude to hliník, protože také dobře vede teplo. Tento plech z mědi 0,7 mm mě stál kolem 30 dolarů, ale hliník by byl mnohem levnější. Vyrobím z bloku chladicí blokové moduly a různé moduly spojím 4 mm mosaznými a měděnými trubkami, ale samozřejmě můžete pro tento účel stejně snadno použít hliníkové nebo plastové trubky.

Budete také potřebovat nějaký druh lepidla pro spojení všech vašich částí. Moje okamžitá volba byla jen pájet všechno dohromady. V tomto případě jsou však tepelné vlastnosti mědi skutečně proti mně, protože jakmile jsem chtěl pájet na části dohromady, všechna spojení vedle ní začala tát. Hledal jsem tedy jiné alternativy, více o tom v „rychlých“poznámkách níže.

Krok 2: Některé rychlé poznámky

Jako alternativu k pájení jsem vyzkoušel 5minutový rychlý epoxid, syntetickou kovovou směs a CA lepidlo (super lepidlo). Epoxid se opravdu nespojil, syntetický kov nikdy neztvrdl a super lepidlo vypadalo, že funguje dobře, a svou vadu ukázalo až po několika týdnech, kdy měď začala korodovat a lepidlo se rozpadlo. Zaschlé lepidlo nějak reagovalo, nejsem si jistý, zda to způsobuje voda, hliník nebo jedlá soda, které jsem použil jako aktivátor, i když se to samé stalo v blízkosti mědi. Výsledkem bylo, že poté, co se lepidlo začalo rozpadat, veškerá voda unikla ven. Pokud někdo zná odpověď na to, co to způsobilo, rád bych to věděl. Nakonec jsem musel systém rozebrat a vše znovu sestavit silikonem. Doufám, že to konečně bude fungovat, protože silikon je mnohem méně reaktivní (ale to ukáže čas).

Většina záběrů nebyla nikdy znovu zaznamenána, takže abyste věděli, na všech obrázcích, které vidíte, naneste super lepidlo, místo toho použijte silikon.

Další poznámkou je, že zatímco výše uvádím, že jsem použil měděný plech, pro blok chladiče jsem použil hliník. Je mnohem větší a méně se zahřívá, takže levnější hliník bude fungovat dobře.

Pokud jde o transformátory, zkusil jsem použít 15 $ Neon Transformer, ale bohužel jsem to nedostal do práce. Co fungovalo, byly levné 3-buck-or-so Cheappo step-up transformátory. Většina z nich, jako je tato, má provozní napětí 3,6 až 6 voltů, což je pro naši aplikaci ideální. Výstupní napětí se pohybuje kolem 400 000 voltů, buďte proto při manipulaci opatrní a nepřibližujte se k němu během provozu příliš blízko. Kromě toho při manipulaci po provozu transformátor vybijte zkratováním výstupních vodičů šroubovákem nebo podobně.

Krok 3: Řezání a ohýbání plechů a utěsnění bloků

Začal jsem navrhováním chladicích bloků. Šablony návrhu pro vše, bloky, ale také rozměry trubek, najdete jako přílohy. Tyto návrhy jsou pro Raspberry Pi 3 model B, nicméně si myslím, že by měly být také kompatibilní s B+, protože ty dva se liší pouze zvýšeným kovovým pláštěm CPU, pokud jde o tvarový faktor (alespoň pro části, na kterých nám záleží). Pokud to chcete udělat pro nový Raspberry Pi 4, budete muset navrhnout systém sami, ale nebojte se, není to tak obtížné.

Každopádně jsem šablony vytiskl a oboustrannou páskou je připevnil k mědi a hliníku. Všechny části jsem vystřihl kovovými nůžkami. Lze samozřejmě použít také nástroj Dremel, ale já shledávám, že nůžky jsou mnohem rychlejší metodou (také méně hlučné!). Poté jsem ohnul boky. Použil jsem k tomu svěrák, ale vyhnul jsem se kleštím s jehlovým nosem a místo toho jsem použil kleště s plochým nosem (jméno opravdu neznám), kde svěrák nebyl životaschopný. Tímto způsobem budou ohyby rovnější a definovanější. Poté, co byly provedeny všechny ohyby, jsem šablonu odstranil.

Uvnitř chladicích bloků jsem zajistil několik kusů kovu, šikmo nahoru (když jsou namontovány na svém místě). Nyní se za tím skrývá teorie, že studená voda vstoupí skrz boky a „zachytí se“v kovových policích, ochladí procesor a pak se zvedne a opustí horní trubku, i když vlastně nevím, jak analyzovat, zda to skutečně funguje. Pravděpodobně bych potřeboval termovizní kameru, abych zjistil, zda teoretická cesta teplé vody je v praxi ve skutečnosti stejná.

Když došlo na oblast ukládání tepla bloku chladiče, chtěl jsem ji vlnitým způsobem ohnout, abych maximalizoval její povrch. Zkoušel jsem skórovat a ohnout se, ale toto se ukázalo jako katastrofa, protože praskla nejméně polovina zatáček. Zkoušel jsem slepit všechny kousky dohromady s CA, ale jak všichni víme, toto také selhalo. Se silikonem to fungovalo dobře, ale kdybych to udělal znovu, použil bych něco jako silnější fólii a také bych udělal ohyby v opačném směru, takže teplá voda může proudit v kanálech snadněji.

Poté, když byly provedeny všechny ohyby, jsem všechny mezery utěsnil silikonem zevnitř.

Také jsem vyrobil mřížku z 8 kusů hliníku. Použil jsem spojovací techniku k jejich vzájemnému spojení spolu se silikonem. Nejsem si tak jistý, proč jsem se rozhodl to udělat, myslím, že jsem si myslel, že takto teplá voda přicházející bokem nebude klesat dolů do přívodních trubek, ale klesající studená voda shora ano. Při zpětném pohledu se tato myšlenka zdá být přinejmenším příliš přitažená za vlasy.

Krok 4: Tisk stojanu a některá špatná rozhodnutí…

3D jsem vytiskl stojan, a to jak pro Pi, tak pro blok chladiče. Sestavil jsem všechny díly, které najdete jako přílohy STL. To mi pomohlo při řezání a ohýbání trubek, i když to pro vás nebude nutné, protože jsem také poskytl šablonu pro ohýbání. Nastříkal jsem to stříbro, ale toto bylo nejhloupější rozhodnutí. Vidíte, navzdory dobrému vzhledu to není opravdu praktické, protože obsahuje kovový prášek. Díky tomu je barva poněkud vodivá, což je špatné, pokud ji chcete použít jako stojan pro vysokonapěťovou elektroniku (dlouhý příběh, začal cítit spálený plast). Musel jsem vytisknout další držák měděných kolíků iontového ventilátoru, který, i když je vytištěn ve stříbře, nevede elektřinu. Nyní se přesuneme k trubkám.

Krok 5: Řezání a ohýbání a spojování trubek

Sekce trubek jsem pro jistotu zkrátil o něco déle, než bylo potřeba. Pokud jde o ohýbání, můžete samozřejmě použít nástroj na ohýbání trubek, ale protože ten nemám, místo toho jsem použil bezplatnou metodu. Vzal jsem kus lepenky, přilepil ji na jeden konec a naplnil trubku pískem. Písek vyrovná napětí a minimalizuje záhyby v kovu. Pro ohýbání je nejjednodušší použít něco jako věšák na šaty nebo záclonovou tyč. Zajistil jsem neustálou kontrolu, abych se ujistil, že se všechno vejde, a také jsem sestavoval několik kusů, jak jsem šel. Jako referenci můžete použít přiloženou šablonu.

Několik nástrojů jsem provedl několik potřebných řezů. Tam, kde se potrubí spojí na obou stranách s chladivějšími bloky, byla odstraněna polovina potrubí. K připojení těchto trubek jsem použil silikon. Původně jsem měl mít 3 chladicí bloky, ale rozhodl jsem se, že se nebudu obtěžovat tím, který je pro paměť, protože byl na zadní straně, a odstranění Raspberry Pi by bylo obtížné, protože by bylo upnuto dohromady z obou stran. Kromě toho je hlavním generátorem tepla CPU (i když vlastně nevím, proč by ethernetový procesor potřeboval chlazení, možná proto, že vypadá tak cool?). Nakonec jsem jen nalepil chladič na zadní stranu a zakryl otvory chladiče kovovými deskami.

V horní části bloku chladiče jsem také vytvořil dva 6 mm otvory a zajistil dvě délky 6 mm trubky. Ty budou fungovat jako plnící a vypouštěcí potrubí, ale také uvolní část tlaku, jak se voda ohřívá.

Nakonec jsem horní část chladiče zajistil silikonem.

Krok 6: Systém nabývá podoby…

Dočasně jsem namontoval Raspberry Pi, abych se ujistil, že je vše zarovnáno. Použil jsem pájení pro připojení některých trubek, i když zbytek byl proveden silikonem, a držel součásti na svém místě pomocí lepidla, dokud lepidlo nezaschlo. Při zajišťování všeho zajistěte, aby se silikon nedostal na zadní stranu chladicích bloků (které se připojí k integrovaným obvodům) ani do žádných trubek.

Poté, co vše zaschlo, jsem chtěl zjistit, zda je systém vodotěsný. To lze provést ponořením všeho pod vodu, například do kbelíku (samozřejmě s odstraněným Raspberry Pi). S pomocí slámy jsem do jedné z odtokových trubek vháněl vzduch a druhou jsem blokoval palcem. Tam, kde se objevují bubliny, je díra a tam jsem nanesl více silikonu. To se opakovalo, dokud nebyly žádné další bubliny.

Pro extra ochranu jsem na Raspberry a na všechny jeho součásti použil transparentní lak na nehty, aby působil jako hydroizolace.

Krok 7: Příběh iontového ventilátoru

Určitě existují lepší a rychlejší metody výroby iontového ventilátoru, nejjednodušší je vzít dva kusy kovové síťoviny a připojit k nim několik tisíc voltů vysokého napětí. Ióny půjdou ze sítě připojené k kladnému drátu a poletí směrem k záporně nabité mřížce a nakonec z ní vystoupí a budou pokračovat v letu, což nám poskytne mírný vítr (Newtonův třetí zákon). Tento přístup by mě zachránil o mnoho hodin později, ale přesto považuji svůj vlastní přístup (styl Makezine) za chladnější (podívejte se, co jsem tam udělal, se slovem „cool“? Nevermind).

Začal jsem rozřezáním 85x 5mm délek 6mm mosazné trubky pro zápornou mřížku. Seskupil jsem je dohromady 7 na 7 do plástev. Použil jsem hliníkovou pásku, abych je držel pohromadě, zatímco jsem je upevňoval na místě. Zde jsem se nemohl dostat pryč od pájení, protože je to jediná metoda, kterou jsem měl, která dokázala spojit kusy a také vést elektřinu. Takže pokaždé, když jsem pájel dohromady větší kusy (ne však ty v Minecraftu), musel jsem vše zalepit páskou, aby se nic nerozpadlo. Použil jsem butanový hořák místo železa, abych spojil tyto šestiúhelníky dohromady, a také přidal několik menších kusů, abych se dostal do správného tvaru. Připojil jsem drát a zbrousil stranu směřující k kladné mřížce naplocho, protože všechny trubky by měly být stejně daleko od kladné mřížky.

Když už mluvíme o pozitivní mřížce, bylo stejně těžké to udělat. Vytiskl jsem mřížku, kterou najdete jako přílohu. Odřízl jsem 85 kusů z neizolovaného měděného drátu 22 o stejné délce. Aby se zabránilo roztavení tisku, pájel jsem všechno dohromady, zatímco plast byl pod vodou. Každý z 85 kolíků (říkejme jim „sondy“, zní mnohem chladněji) byl protlačen otvory a sondy byly shora připojeny k delším kusům drátu. Ty byly následně připájeny k drátu, který se později připojí k transformátoru. Při pájení se ujistěte, že všechny sondy drží stejně dolů, použil jsem kus plastu, abych se o tom ujistil. Čím přesnější, tím lepší! Na každou ze sond jsem nanesl kapku lepidla, abych je zajistil k tisku.

Před zajištěním dvou mřížek lepidlem jsem otestoval ventilátor pomocí svého napájecího zdroje a transformátoru. Systém by neměl být obloukový, ale měl by produkovat rozumný proud vzduchu skrz zápornou mřížku (pokud to cítíte na pozitivní straně, možná jste připojili výstupní vodiče transformátoru naopak). Může být těžké najít toto sladké místo, ale když ho získáte, zajistěte mosazné trubky plastem lepidlem.

Krok 8: Elektrické práce a nastavení všeho

Ionový ventilátor jsem upevnil nahoře silikonem a ujistil se, že jeho kovové části jsou daleko od zbytku systému. Také jsem upevnil vysokonapěťový transformátor na zadní stranu silikonem a připojil odpovídající výstupní vodiče k měděným vodičům z kladné a záporné mřížky, přičemž jsem se ujistil, že je mezi nimi dostatečná vzdálenost (poslední věc, kterou chci, je oblouk). Potom jsem vzal svůj napájecí zdroj s holými dráty a propojil vodiče se vstupními transformátory. Nezapomeňte přidat izolaci.

Dále jsem přidal tepelnou pastu na zadní stranu bloků chladiče a namontoval Raspberry se 4 distancemi základní desky.

Pipetou jsem do systému přidal vodu a ujistil jsem se, že se systémem zatřese (poslední věc, kterou chceme, je vzduchová bublina uvězněná v jednom z chladicích bloků). Když byl téměř naplněn, mírně jsem naklonil systém, abych se zbavil vzduchu zachyceného mezi žebry chladiče.

Konečně je hotovo!

Krok 9: Konec

Po tom všem je iontový chladič konečně hotový! Zapojil jsem ethernetový, napájecí a ventilátorový konektor a vše zapnul. Nyní je zřejmé, že systém není dokonalý. Žebra chladiče jsou pokryta silikonem stejně jako ne, takže pochybuji, že je to funkční. I když velká část tepla se stejně rozptýlí trubkami a chladicími bloky. Řekl bych, že Ion Fan je lepší než nic, ale ne tak dobrý jako mechanický. Přesto zde máte nevýhodu hluku a životnosti. Moje měření jeho spotřeby energie získalo hodnotu 0,52 A při 5 V DC. Přestože je výstupní napětí mnohem vyšší, mohlo by vám to potenciálně ublížit, takže buďte opatrní!

Opravdu smutné je, že zatímco jsem to postavil pro sebe a své přátele, aby si to užili, nyní je hraní Minecraftu unavilo….

Každopádně výše najdete gameplay video, pokud vás to zajímá.

Doufám, že se vám tento projekt líbil, pokud ano, líbí se vám Instructable a zvažte, že pro mě v soutěži hlasujete:).

Uvidíme se u dalšího Instructable!

Šťastné tvoření!